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1、基于FPGA光纖光柵傳感器解調(diào)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)專業(yè)名稱：申請(qǐng)人：指導(dǎo)教師：電路與系統(tǒng)李璩璐曾慶科論文答辯委員會(huì)一疆豫席員主委J“西師范火學(xué)碩J：學(xué)位論文基于FPGA的光纖光柵傳感器解調(diào)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)研究生：李璨璐導(dǎo)師：曾慶科專業(yè)：電路與系統(tǒng)研究方向：光纖傳感器年級(jí)：2011級(jí)摘要光纖之父高錕開啟了光子技術(shù)的大門，衍生出來的光纖傳感器目前越來越多的用到各種大型工程安全環(huán)境監(jiān)測(cè)方面。利用巧妙的光柵波長的變化量得出傳感信息使得傳感器得到了更快速的發(fā)展，其中布拉格光柵首當(dāng)其沖，在橋梁、地鐵、水庫項(xiàng)目中越發(fā)的游刃有余。各國研
2、究人員也積極投身進(jìn)研究光纖光柵的隊(duì)伍中，目前熱點(diǎn)課題也是促成本文研究的初衷之一。本文針對(duì)的是光纖光柵的解調(diào)能否更小型化、即插即用、測(cè)量精度更高這幾個(gè)側(cè)重點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)出‘套符合這幾點(diǎn)要求的光纖光柵傳感解調(diào)裝置是本文努力的方向和重點(diǎn)。本文首先介紹光纖光柵的耦合模理論，分析光纖布拉格光柵的溫度和應(yīng)變傳感原理，研究光纖光柵傳感器的交叉敏感原理及解決方法。其次介紹了4種現(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)方法的原理，并通過對(duì)復(fù)合干涉解調(diào)法、匹配FBG可調(diào)濾波檢測(cè)法、光纖Fabry—Pero濾波器解調(diào)法及非平衡Maeh—Zehnder(馬赫一
3、澤德)干涉解調(diào)法的性能進(jìn)行分析與比較，選擇可調(diào)諧F．P濾波器法作為本文的解調(diào)方法；設(shè)計(jì)了光纖光柵傳感系統(tǒng)的解調(diào)方案，分析選取解調(diào)系統(tǒng)中的各功能元器件，并完成了光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)光路部分的搭建與調(diào)試；理論分析了參考光柵應(yīng)用與波長校準(zhǔn)的原理，并利用參考光柵和F—P標(biāo)準(zhǔn)具對(duì)光纖光柵波長進(jìn)行校準(zhǔn)。最后的一部分完成了以FPGA芯片EP2CQ208CSN作為控制器的解調(diào)系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)其中包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)設(shè)計(jì)三部分，利用Verilog硬件描述語言編寫模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動(dòng)程序，并將其包裝成自定
4、義知識(shí)產(chǎn)權(quán)核。硬件定制是根據(jù)實(shí)際硬件，向FPGA芯片中嵌入NiosII軟核處理器和定制硬件映射地址等。軟件程序是根據(jù)定制的硬件映射地址等編寫程序，使其能夠?qū)崿F(xiàn)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、控制網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)TCP／IP連接并傳輸數(shù)據(jù)等功能。最終配合設(shè)計(jì)的上位機(jī)進(jìn)行測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)的光纖光柵解調(diào)數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)定目標(biāo)。關(guān)鍵字：光纖光柵傳感器；數(shù)字采集；FPGA；NiosII廣西師范大學(xué)頎。1
5、：學(xué)位論文TheResearchandDesignofDemodul
6、ationSystemforOpticalFiberGratingSensorBasedonFPGAGraduateStudent：JingluLiSupervisor：QingkezengMajor：CircuitsandsystemsGrade：2011ResearchDirection：OpticalfibersensorAbstractPhotontechnologydoorwasopenedbythefatherofopticalfiberCharleskao、Ⅳitllwhichopticalfibe
7、rsensorismoreandmoreusedinallkindsoflargeengineeringsafetyenvironmentmonitoring．Thesensorhasbeenarapiddevelopmentbecauseofthistraitisthatsensinginformationbyclevermeasurementofgratingwavelengthvariation．TheBragggratingisthefirstname，whichonthebridge，thesubway
8、,theapplicationofreservoirprojecthaveverygood．TheresearchersalsodevotedintothestudyoffiberBragggratingwhichwasalsocontributedtooneofthepurposeofthisarticleresearch．ThisarticleiSaboutFiberBragggratingdemodulationneededtoimplementmoreminiaturization，plugandplay
9、,themeasuringaccuracyWaShigher．DesignasetofcomplyingwiththerequirementsofthisfiberBragggratingsensordemodulationdeviceistheeffortdirectionandfocusinthispaper．First，F(xiàn)iberBragggratingcouple
